昆明理工大學(xué)材料力學(xué)第七章 剪切

1、材材 料料 力力 學(xué)學(xué)第七章第七章 剪剪 切切7-1 7-1 剪切的概念剪切的概念7-2 7-2 連接件連接件的實(shí)用計(jì)算的實(shí)用計(jì)算 工程中構(gòu)件或零件彼此連接時(shí)，起連接作用的部工程中構(gòu)件或零件彼此連接時(shí)，起連接作用的部件稱(chēng)為件稱(chēng)為連接件連接件。如螺栓、鉚釘、鍵等等。如螺栓、鉚釘、鍵等等。螺栓螺栓7-1 7-1 剪切的概念剪切的概念鍵鍵m軸軸齒輪齒輪鍵鍵FF鉚釘鉚釘FF鉚釘鉚釘nnFF受力特征：受力特征： 桿件受到兩個(gè)大小相等，方向相反、桿件受到兩個(gè)大小相等，方向相反、作用線(xiàn)垂直于桿的軸線(xiàn)并且相互平行且作用線(xiàn)垂直于桿的軸線(xiàn)并且相互平行且相距很近的力的作用。相距很近的力的作用。變形特征：變形特征：兩

2、力之間的截面將發(fā)生相對(duì)錯(cuò)動(dòng)，甚至破壞。兩力之間的截面將發(fā)生相對(duì)錯(cuò)動(dòng)，甚至破壞。FF剪切面剪切面桿件桿件剪切面剪切面：兩力作用之間的面（發(fā)生錯(cuò)動(dòng)的面）。：兩力作用之間的面（發(fā)生錯(cuò)動(dòng)的面）。7-2 7-2 連接件連接件的實(shí)用計(jì)算的實(shí)用計(jì)算一、剪切的實(shí)用計(jì)算一、剪切的實(shí)用計(jì)算1.1.剪切的內(nèi)力剪切的內(nèi)力nnFFFnn剪切面剪切面FSFs剪力剪力 ，與剪切面平行。，與剪切面平行。0 0 FFXSFFS A -剪切面面積剪切面面積名義切應(yīng)力名義切應(yīng)力: :假定：剪切面上的切應(yīng)力是均勻分布的。假定：剪切面上的切應(yīng)力是均勻分布的。 AFS 2.2.剪切的應(yīng)力剪切的應(yīng)力 由于螺栓、銷(xiāo)釘?shù)裙こ躺铣Ｓ玫倪B接件與被

3、連接件在連由于螺栓、銷(xiāo)釘?shù)裙こ躺铣Ｓ玫倪B接件與被連接件在連接處都屬于接處都屬于“加力點(diǎn)附近局部應(yīng)力加力點(diǎn)附近局部應(yīng)力”，應(yīng)力分布很復(fù)雜應(yīng)力分布很復(fù)雜，很難，很難作出精確的理論分析。作出精確的理論分析。 因此，工程設(shè)計(jì)中，大都采取實(shí)用（因此，工程設(shè)計(jì)中，大都采取實(shí)用（假定）計(jì)算方法假定）計(jì)算方法。一、一、假定應(yīng)力分布假定應(yīng)力分布。二、。二、實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)。由假定應(yīng)力分布得到破壞時(shí)。由假定應(yīng)力分布得到破壞時(shí)的應(yīng)力值。然后由兩個(gè)假定建立設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。的應(yīng)力值。然后由兩個(gè)假定建立設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。Fnn剪切面剪切面FS3.3.剪切的強(qiáng)度條件剪切的強(qiáng)度條件 AFS名義許用切應(yīng)力名義許用切應(yīng)力1.1.選擇截面尺寸選擇截面尺

4、寸; ;2.2.確定最大許可載荷；確定最大許可載荷； 3.3.強(qiáng)度校核。強(qiáng)度校核。 可解決三類(lèi)問(wèn)題：可解決三類(lèi)問(wèn)題：在假定的前提下進(jìn)行實(shí)物在假定的前提下進(jìn)行實(shí)物或模型實(shí)驗(yàn)，并考慮安全或模型實(shí)驗(yàn)，并考慮安全因數(shù)，確定許用應(yīng)力。因數(shù)，確定許用應(yīng)力。4.4.剪切的破壞計(jì)算剪切的破壞計(jì)算bAF S剪切強(qiáng)度極限剪切強(qiáng)度極限b 剪切實(shí)用計(jì)算的關(guān)鍵：剪切實(shí)用計(jì)算的關(guān)鍵：剪切面的判定及計(jì)算剪切面的判定及計(jì)算。一個(gè)剪切面一個(gè)剪切面單剪切單剪切sF 雙剪切：有兩個(gè)剪切面的桿件，如螺栓。雙剪切：有兩個(gè)剪切面的桿件，如螺栓。F/2F/2F單剪切單剪切雙剪切雙剪切二、擠壓及擠壓的實(shí)用計(jì)算二、擠壓及擠壓的實(shí)用計(jì)算1 1.

5、 擠壓：連接件和被連接件在接觸面上彼此承壓的現(xiàn)象。擠壓：連接件和被連接件在接觸面上彼此承壓的現(xiàn)象。FF/2F/2F/2F/2F擠壓應(yīng)力擠壓應(yīng)力 ： 擠壓面上由擠壓力引起的應(yīng)力。擠壓面上由擠壓力引起的應(yīng)力。bs 2.2.擠壓引起的可能的破壞擠壓引起的可能的破壞：在接觸表面產(chǎn)生過(guò)大的塑：在接觸表面產(chǎn)生過(guò)大的塑性變形、壓潰或連接件（如銷(xiāo)釘）被壓扁。性變形、壓潰或連接件（如銷(xiāo)釘）被壓扁。3.3.擠壓的強(qiáng)度問(wèn)題擠壓的強(qiáng)度問(wèn)題擠壓力擠壓力Fbs： 作用在接觸面上的壓力。作用在接觸面上的壓力。FFbs F/2F/2F 擠壓面擠壓面 ：擠壓力的作用面。：擠壓力的作用面。bsA擠壓的擠壓的實(shí)用計(jì)算：實(shí)用計(jì)算：b

6、sbsbsAF 假設(shè)：擠壓應(yīng)力在假設(shè)：擠壓應(yīng)力在擠壓面積擠壓面積上均勻分布。上均勻分布。擠壓的強(qiáng)度條件：擠壓的強(qiáng)度條件：名義許用擠壓應(yīng)名義許用擠壓應(yīng)力，由實(shí)驗(yàn)測(cè)定。力，由實(shí)驗(yàn)測(cè)定。bsbsbsbsAF * *注意：注意： 在應(yīng)用擠壓強(qiáng)度條件進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，要注意連在應(yīng)用擠壓強(qiáng)度條件進(jìn)行強(qiáng)度計(jì)算時(shí)，要注意連接件與被連接件的材料是否相同，如不同，應(yīng)對(duì)擠壓接件與被連接件的材料是否相同，如不同，應(yīng)對(duì)擠壓強(qiáng)度較低的材料進(jìn)行計(jì)算，相應(yīng)的采用較低的許用擠強(qiáng)度較低的材料進(jìn)行計(jì)算，相應(yīng)的采用較低的許用擠壓應(yīng)力。壓應(yīng)力。擠壓實(shí)用計(jì)算的關(guān)鍵：擠壓實(shí)用計(jì)算的關(guān)鍵：擠壓面的判定及計(jì)算擠壓面的判定及計(jì)算。 擠壓面面積的計(jì)

7、算：擠壓面面積的計(jì)算：2hlAbs 1.1.平面接觸（如平鍵）：擠壓面面積等于實(shí)際的承平面接觸（如平鍵）：擠壓面面積等于實(shí)際的承 壓面積。壓面積。FFbhlh平鍵高度平鍵高度l平鍵長(zhǎng)度平鍵長(zhǎng)度鍵鍵: :連接軸和軸上的傳動(dòng)件（如齒輪、皮帶輪等）連接軸和軸上的傳動(dòng)件（如齒輪、皮帶輪等）, ,使使軸軸 和傳動(dòng)件不發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，以傳遞力偶矩。和傳動(dòng)件不發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，以傳遞力偶矩。2.2.柱面接觸（如鉚釘）：擠壓面面積為實(shí)際的承壓面積柱面接觸（如鉚釘）：擠壓面面積為實(shí)際的承壓面積 在其直徑平面上的投影。在其直徑平面上的投影。 dAbs d鉚釘或銷(xiāo)釘直徑，鉚釘或銷(xiāo)釘直徑， 接觸柱面的長(zhǎng)度。接觸柱面的長(zhǎng)度。bbsbsbsAFFF 關(guān)于鉚釘組連接件的計(jì)算：關(guān)于鉚釘組連接件的計(jì)算： 當(dāng)鉚釘組對(duì)稱(chēng)于力分布時(shí)，認(rèn)為鉚釘受力